JP7020248B2

JP7020248B2 - 車両用電源装置

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Publication number: JP7020248B2
Application number: JP2018068349A
Authority: JP
Inventors: 友晴山本
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-02-16
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: CN110323795B; FR3079462B1; DE102019204329B4; DE102019204329A1; CN110323795A; FR3079462A1; JP2019180156A

Description

本発明は、車両用電源装置に関する。

車載回路に混入するノイズを低減可能なインバータ装置が知られている。特許文献１では、直流電源からインバータに供給される電力に含まれるノイズを低減する為に、コンデンサを含むノイズ低減の回路を形成している。

特開２０１７－１８４３２８号公報

しかしながら、車両外部に設置された充電設備の電源から充電口を介して車両内部の電源に充電する場合に、充電経路上にノイズ低減回路が設置されていると、その回路中のキャパシタへ蓄電される。万が一キャパシタから充電口及び充電設備までの経路上で地絡すると、キャパシタに蓄積された電荷がキャパシタから放電する可能性があった。

そこで、本発明は、車両内部の電源と直流電源の充電口との接続経路上に設置されたキャパシタが放電することを防止することができる車両用電源装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、車両に備えられた直流電源の充電口を介して車両外部の電源から車両内部の電源へ電力を供給する車両用電源装置であって、前記直流電源の充電口の正極と負極との間に接続されるキャパシタと、前記車両内部の電源と接続される電装負荷と、前記車両内部の電源の正極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第一スイッチと、前記車両内部の電源の正極と前記直流電源の充電口の正極との接続経路を開閉する第二スイッチと、前記車両内部の電源の負極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第三スイッチと、前記車両内部の電源の負極と前記直流電源の充電口の負極との接続経路を開閉する第四スイッチと、前記第一スイッチと前記電装負荷との接続経路を開閉する第五スイッチと、前記第三スイッチと前記電装負荷との接続経路を開閉する第六スイッチと、を備え、前記第一スイッチと前記第五スイッチは前記第二スイッチに対して並列に接続され、前記第三スイッチと前記第六スイッチは前記第四スイッチに対して並列に接続され、前記キャパシタの一端は前記第一スイッチと前記第五スイッチとの接続経路に接続され、前記キャパシタの他端は前記第三スイッチと前記第六スイッチとの接続経路に接続されるものである。

このように、本発明によれば、車両内部の電源と直流電源の充電口との接続経路上に設置されたキャパシタが放電することを防止することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る車両用電源装置のブロック図である。図２は、本発明の一実施例に係る車両用電源装置の回路図である。図３は、本発明の一実施例に係る車両用電源装置のスイッチの変化を示すタイムチャートである。図４は、本発明の一実施例の第１の他の態様に係る車両用電源装置の回路図である。図５は、本発明の一実施例の第２の他の態様に係る車両用電源装置の回路図である。図６は、本発明の一実施例の第２の他の態様に係る車両用電源装置のスイッチの変化を示すタイムチャートである。図７は、本発明の一実施例の第３の他の態様に係る車両用電源装置の回路図である。図８は、本発明の一実施例の第３の他の態様に係る車両用電源装置のスイッチの変化を示すタイムチャートである。

本発明の一実施の形態に係る車両用電源装置は、車両に備えられた直流電源の充電口を介して車両外部の電源から車両内部の電源へ電力を供給する車両用電源装置であって、直流電源の充電口の正極と負極との間に接続されるキャパシタと、車両内部の電源と接続される電装負荷と、車両内部の電源の正極とキャパシタとの接続経路を開閉する第一スイッチと、車両内部の電源の正極と直流電源の充電口の正極との接続経路を開閉する第二スイッチと、車両内部の電源の負極とキャパシタとの接続経路を開閉する第三スイッチと、車両内部の電源の負極と直流電源の充電口の負極との接続経路を開閉する第四スイッチと、第一スイッチと電装負荷との接続経路を開閉する第五スイッチと、第三スイッチと電装負荷との接続経路を開閉する第六スイッチと、を備え、第一スイッチと第五スイッチは第二スイッチに対して並列に接続され、第三スイッチと第六スイッチは第四スイッチに対して並列に接続され、キャパシタの一端は第一スイッチと第五スイッチとの接続経路に接続され、キャパシタの他端は第三スイッチと第六スイッチとの接続経路に接続されるよう構成されている。

これにより、車両内部の電源と直流電源の充電口との接続経路上に設置されたキャパシタが放電することを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る車両用電源装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係る車両用電源装置を搭載した車両１は、モータ２と、インバータ３と、電装負荷４と、バッテリパック５と、制御部６と、を含んで構成される。

モータ２は、例えば、複数の永久磁石が埋め込まれたロータと、ステータコイルが巻きつけられたステータと、を備えた同期型モータで構成される。モータ２は、ステータコイルに三相交流電圧が印加されることでステータに回転磁界が形成され、この回転磁界によりロータが回転して駆動力を生成する。

インバータ３は、制御部６の制御により三相交流電圧をモータ２に供給する。インバータ３は、制御部６から入力されるトルク指令値に基づいて三相交流電圧を生成してモータ２に出力する。

電装負荷４は、車両１に搭載され、バッテリパック５から供給される電力で動作する各種の装置からなり、例えば、オーディオ装置、ナビゲーション装置、空調装置、計器類の表示装置及びヘッドランプなどの照明装置を含む。

バッテリパック５は、インバータ３や電装負荷４などに電力を供給する。バッテリパック５は、例えば、ニッケル蓄電池やリチウム蓄電池等からなる電源としてのバッテリ５１（図２参照）を備えている。

バッテリパック５には、インバータ３や電装負荷４が並列に接続されている。バッテリパック５には、インバータ３や電装負荷４と並列に、充電器７が接続されている。充電器７は、交流電源の充電口としての普通充電口８に供給される交流の電力を直流の電力に変換する。

バッテリパック５には、車両１外部に設置された充電設備の直流電源１０の充電コネクタが接続されることにより、直流電源１０から供給された電力によりバッテリ５１（図２参照）を充電する、直流電源１０の充電口としての急速充電口９が設けられている。急速充電口９は、直流電源１０の充電コネクタが接続されているか否かを検出して、制御部６に通知するようになっている。

バッテリパック５には、バッテリ５１（図２参照）の電圧を検出する不図示の電圧センサ、バッテリ５１の温度を検出する不図示の温度センサ、バッテリ５１の充電電流及び放電電流を検出する不図示の電流センサなどが設けられている。

制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

制御部６のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部６として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部６として機能する。

制御部６の入力ポートには、上述の急速充電口９と、電圧センサと、温度センサと、電流センサとを含む各種センサ類が接続されている。一方、制御部６の出力ポートには、インバータ３と、電装負荷４と、バッテリパック５とを含む各種制御対象類が接続されている。

図２において、インバータ３には、インバータ３に供給される電力に含まれるノイズを低減するために、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３を含むノイズ低減回路が設けられている。

バッテリ５１の正極とインバータ３との接続経路には、この接続経路を開閉する第一スイッチ１１が接続されている。バッテリ５１の正極と急速充電口９の正極との接続経路には、この接続経路を開閉する第二スイッチ１２が接続されている。

バッテリ５１の負極とインバータ３との接続経路には、この接続経路を開閉する第三スイッチ１３が接続されている。バッテリ５１の負極と急速充電口９の負極との接続経路には、この接続経路を開閉する第四スイッチ１４が接続されている。

第一スイッチ１１と電装負荷４との接続経路には、この接続経路を開閉する第五スイッチ１５が接続されている。第三スイッチ１３と電装負荷４との接続経路には、この接続経路を開閉する第六スイッチ１６が接続されている。

第一スイッチ１１と第五スイッチ１５は、第二スイッチ１２に対して並列に接続されている。第三スイッチ１３と第六スイッチ１６は、第四スイッチ１４に対して並列に接続されている。

インバータ３の一端は、第一スイッチ１１と第五スイッチ１５との接続経路に接続されている。インバータ３の他端は、第三スイッチ１３と第六スイッチ１６との接続経路に接続されている。

充電器７の正極は、第五スイッチ１５と電装負荷４との間に接続され、充電器７の負極は、第六スイッチ１６と電装負荷４との間に接続されている。

第一スイッチ１１、第二スイッチ１２、第三スイッチ１３、第四スイッチ１４、第五スイッチ１５、第六スイッチ１６は、制御部６によりオン（閉状態）オフ（開状態）される。

制御部６は、急速充電口９に車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが接続されたことを検出すると、第一スイッチ１１と第三スイッチ１３と第五スイッチ１５と第六スイッチ１６を開状態とする。

制御部６は、急速充電口９に車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが接続されたことを検出すると、第二スイッチ１２と第四スイッチ１４を閉状態とする。

このようにすることで、急速充電口９からの充電中に、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３を充電経路から切り離すことができ、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３から放電することを防止することができる。キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３からの放電を防止することにより、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３から車両１の急速充電口９及び直流電源１０の充電設備までの経路上での漏電を防止することができる。

また、急速充電口９からの充電中に、電装負荷４へ電力を供給することができ、エアコンやヒーター等の電装品を使用しながら充電を行なえる。

以上のように構成された本実施例に係る車両用電源装置による動作について図３を参照して説明する。

図３において、時刻ｔ１でイグニッションスイッチがオフされると、第一スイッチ１１と第三スイッチ１３と第五スイッチ１５と第六スイッチ１６がオフされる。

時刻ｔ２において、車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが急速充電口９に接続され、充電開始の操作が完了すると、給電状態がオンにされる。

給電状態がオンにされると、時刻ｔ３において、第二スイッチ１２と第四スイッチ１４がオンされる。

時刻ｔ４において、充電が完了すると、給電状態がオフにされる。給電状態がオフにされると、時刻ｔ５において、充電経路のスイッチが全てオフされる。

時刻ｔ６において、イグニッションスイッチがオンされると、第一スイッチ１１と第三スイッチ１３と第五スイッチ１５と第六スイッチ１６がオンされ、バッテリ５１からインバータ３、電装負荷４へ電力が供給される。

本実施例の第１の他の態様としては、図４に示すように急速充電口９の正極から電装負荷４の方向に電流を流す第一ダイオード２１と、電装負荷４から急速充電口９の負極の方向に電流を流す第二ダイオード２２と、を備えるようにする。

第一ダイオード２１は、急速充電口９の正極と電装負荷４との接続経路に接続されている。第二ダイオード２２は、急速充電口９の負極と電装負荷４との接続経路に接続されている。

制御部６は、上述の実施例と同様に、急速充電口９に車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが接続されたことを検出すると、第一スイッチ１１と第三スイッチ１３と第五スイッチ１５と第六スイッチ１６を開状態とする。

このように、第一ダイオード２１と第二ダイオード２２を設けることで、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３からの逆流を防止することができる。

以上のように構成された、本第１の他の態様に係る車両用電源装置による動作については、図３と同様の動作となる。

本実施例の第２の他の態様としては、図５に示すように第二スイッチ１２と電装負荷４との接続経路を開閉する第七スイッチ１７と、第四スイッチ１４と電装負荷４との接続経路を開閉する第八スイッチ１８と、を備えるようにする。

第二スイッチ１２と第七スイッチ１７は、第一スイッチ１１と第五スイッチ１５に対して並列に接続されている。第四スイッチ１４と第八スイッチ１８は、第三スイッチ１３と第六スイッチ１６に対して並列に接続されている。

第七スイッチ１７、第八スイッチ１８は、制御部６によりオン（閉状態）オフ（開状態）される。

制御部６は、急速充電口９に車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが接続されたことを検出すると、第二スイッチ１２と第四スイッチ１４と第七スイッチ１７と第八スイッチ１８を閉状態とする。

また、急速充電口９からの充電中以外の場合にも、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３から放電することを防止することができる。このため、ドライバーが急速充電口９と車両１外部の充電設備の直流電源１０との接続または切断操作を行なう過程において、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３から車両１の急速充電口９及び直流電源１０の充電設備までの経路上での漏電を防止することができる。

以上のように構成された、本第２の他の態様に係る車両用電源装置による動作について図６を参照して説明する。

図６において、時刻ｔ１でイグニッションスイッチがオフされると、第一スイッチ１１と第三スイッチ１３と第五スイッチ１５と第六スイッチ１６がオフされる。

給電状態がオンにされると、時刻ｔ３において、第二スイッチ１２と第四スイッチ１４と第七スイッチ１７と第八スイッチ１８がオンされる。

本実施例の第３の他の態様としては、図７に示すように第一スイッチ１１と電装負荷４を接続する第一接続状態と、第二スイッチ１２と電装負荷４を接続する第二接続状態とを切替える第一切替スイッチ４１と、第三スイッチ１３と電装負荷４を接続する第三接続状態と、第四スイッチ１４と電装負荷４を接続する第四接続状態とを切替える第二切替スイッチ４２と、を備えるようにする。

第一切替スイッチ４１、第二切替スイッチ４２は、制御部６により接続状態を切替えられる。

制御部６は、急速充電口９に車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが接続されたことを検出すると、第一スイッチ１１と第三スイッチ１３を開状態とする。

制御部６は、急速充電口９に車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが接続されたことを検出すると、第一切替スイッチ４１を第二接続状態とし、第二切替スイッチ４２を第四接続状態とする。

以上のように構成された、本第３の他の態様に係る車両用電源装置による動作について図８を参照して説明する。

図８において、時刻ｔ１でイグニッションスイッチがオフされると、第一スイッチ１１と第三スイッチ１３がオフされ、第一切替スイッチ４１が第二接続状態とされ、第二切替スイッチ４２が第四接続状態とされる。

時刻ｔ６において、イグニッションスイッチがオンされると、第一スイッチ１１と第三スイッチ１３がオンされ、第一切替スイッチ４１が第一接続状態とされ、第二切替スイッチ４２が第三接続状態とされ、バッテリ５１からインバータ３、電装負荷４へ電力が供給される。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１車両
４電装負荷
６制御部
７充電器
８普通充電口（交流電源の充電口）
９急速充電口（直流電源の充電口）
１０直流電源
１１第一スイッチ
１２第二スイッチ
１３第三スイッチ
１４第四スイッチ
１５第五スイッチ
１６第六スイッチ
１７第七スイッチ
１８第八スイッチ
２１第一ダイオード
２２第二ダイオード
３１、３２、３３キャパシタ
４１第一切替スイッチ
４２第二切替スイッチ
５１バッテリ（電源）

Claims

車両に備えられた直流電源の充電口を介して車両外部の電源から車両内部の電源へ電力を供給する車両用電源装置であって、
前記直流電源の充電口の正極と負極との間に接続されるキャパシタと、
前記車両内部の電源と接続される電装負荷と、
前記車両内部の電源の正極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第一スイッチと、
前記車両内部の電源の正極と前記直流電源の充電口の正極との接続経路を開閉する第二スイッチと、
前記車両内部の電源の負極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第三スイッチと、
前記車両内部の電源の負極と前記直流電源の充電口の負極との接続経路を開閉する第四スイッチと、
前記第一スイッチと前記電装負荷との接続経路を開閉する第五スイッチと、
前記第三スイッチと前記電装負荷との接続経路を開閉する第六スイッチと、を備え、
前記第一スイッチと前記第五スイッチは前記第二スイッチに対して並列に接続され、
前記第三スイッチと前記第六スイッチは前記第四スイッチに対して並列に接続され、
前記キャパシタの一端は前記第一スイッチと前記第五スイッチとの接続経路に接続され、
前記キャパシタの他端は前記第三スイッチと前記第六スイッチとの接続経路に接続される車両用電源装置。
前記直流電源の充電口の正極から前記電装負荷の方向に電流を流す第一ダイオードと、
前記電装負荷から前記直流電源の充電口の負極の方向に電流を流す第二ダイオードと、を備え、
前記第一ダイオードは前記直流電源の充電口の正極と前記電装負荷との接続経路に接続され、前記第二ダイオードは前記直流電源の充電口の負極と前記電装負荷との接続経路に接続される請求項１に記載の車両用電源装置。
前記第一スイッチと前記第二スイッチと前記第三スイッチと前記第四スイッチと前記第五スイッチと前記第六スイッチの開閉を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記車両外部の電源から前記直流電源の充電口を介して前記車両内部の電源を充電する際に、前記第一スイッチと前記第三スイッチと前記第五スイッチと前記第六スイッチを開状態とし、前記第二スイッチと前記第四スイッチを閉状態とする請求項１または請求項２に記載の車両用電源装置。
前記第二スイッチと前記電装負荷との接続経路を開閉する第七スイッチと、
前記第四スイッチと前記電装負荷との接続経路を開閉する第八スイッチと、を備え、
前記第二スイッチと前記第七スイッチは前記第一スイッチと前記第五スイッチに対して並列に接続され、
前記第四スイッチと前記第八スイッチは前記第三スイッチと前記第六スイッチに対して並列に接続される請求項１に記載の車両用電源装置。
前記第一スイッチと前記第二スイッチと前記第三スイッチと前記第四スイッチと前記第五スイッチと前記第六スイッチと前記第七スイッチと前記第八スイッチの開閉を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記車両外部の電源から前記直流電源の充電口を介して前記車両内部の電源を充電する際に、前記第一スイッチと前記第三スイッチと前記第五スイッチと前記第六スイッチを開状態とし、前記第二スイッチと前記第四スイッチと前記第七スイッチと前記第八スイッチを閉状態とする請求項４に記載の車両用電源装置。
車両に備えられた直流電源の充電口を介して車両外部の電源から車両内部の電源へ電力を供給する車両用電源装置であって、
前記直流電源の充電口の正極と負極との間に接続されるキャパシタと、
前記車両内部の電源と接続される電装負荷と、
前記車両内部の電源の正極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第一スイッチと、
前記車両内部の電源の正極と前記直流電源の充電口の正極との接続経路を開閉する第二スイッチと、
前記車両内部の電源の負極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第三スイッチと、
前記車両内部の電源の負極と前記直流電源の充電口の負極との接続経路を開閉する第四スイッチと、
前記第一スイッチと前記電装負荷を接続する第一接続状態と、前記第二スイッチと前記電装負荷を接続する第二接続状態とを切替える第一切替スイッチと、
前記第三スイッチと前記電装負荷を接続する第三接続状態と、前記第四スイッチと前記電装負荷を接続する第四接続状態とを切替える第二切替スイッチと、を備え、
前記キャパシタの一端は前記第一スイッチと前記第一切替スイッチとの接続経路に接続され、
前記キャパシタの他端は前記第三スイッチと前記第二切替スイッチとの接続経路に接続される車両用電源装置。
前記第一スイッチと前記第二スイッチと前記第三スイッチと前記第四スイッチの開閉と、前記第一切替スイッチと前記第二切替スイッチの接続状態と、を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記車両外部の電源から前記直流電源の充電口を介して前記車両内部の電源を充電する際に、前記第一スイッチと前記第三スイッチを開状態とし、前記第二スイッチと前記第四スイッチを閉状態とし、前記第一切替スイッチを前記第二接続状態とし、前記第二切替スイッチを前記第四接続状態とする請求項６に記載の車両用電源装置。